Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Lektsii_zubova_1

.pdf
Скачиваний:
6
Добавлен:
03.06.2015
Размер:
303.94 Кб
Скачать

t, x QT v(t, x) 6 v(t , x ):

u(t, x) = v(t, x) 6 v(t , x ) = −u(t , x ) : u(t, x) > u(t , x ) t, x QT

Только интеграл Пуассона непрерывно зависит от входных данных. Не факт, что нету других решений, которые не описываются интегралом Пуассона. Для единственности решения, необходимо ввести некоторый класс функций с ограниченным ростом на бесконечности.

Определение: Пусть T > 0, σ > 0. Введ¼м слой толщины T â Rn : ΠT = {(t, x) : 0 < t < T; x Rn } Mσ(T) класс функций. u(t, x) Mσ(T), åñëè:

1)u(t, x) C1t,,x2t) ∩ CT) (непрерывно продолжаема вплоть до границы.)

 

 

 

2) A > 0; α > 0 :

 

|u(t, x)| 6 A· eα|x,

 

 

 

 

(t, x)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ΠT

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Класс Тихонова: σ = 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Утверждение 1: Класс функций Mσ

 

 

- линейной пространство, прич¼м если σ0

> 0;

σ0

6 σ1, òî

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Mσ0 (T) Mσ1 (T)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Пусть u1(t, x), u2(t, x) Mσ(T)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

|u1(t, x)| 6 A1eα1|x

 

|u2(t, x)| 6 A2eα2|x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1u1(t, x) + µ2u2(t, x)|

 

 

 

6 |µ1||u1(t, x)| + |µ2||u2(t, x)|

 

 

6 |µ1|A1eα1|x|σ + |µ2|A2eα2|x|σ

6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6 (|µ1|A1 + |µ2|A2)emax(α12)|x|σ

 

 

 

 

 

=

 

 

Aeα|x|σ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

u(t, x) Mσ0 (T);

 

 

 

 

 

σ0 < σ1 |u(t, x)| 6 Aeα|x|σ0 6 Aeα|x|σ1

 

u(t, x) Mσ1 (T)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

+

 

 

 

 

2|x|2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Утверждение 2:

 

 

 

T > 0 функция UT(t, x) =

 

 

 

 

 

 

e

 

 

4a

(Tt) , t < T, x Rn

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(T

 

 

t)n/2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

удовлетворяет однородному уравнению теплопроводности.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

à)UT(t, x) C({t < T, x Rn})

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x 2

 

 

 

 

 

 

 

 

|x|

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

U

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

á)

 

 

T

= [

 

 

 

 

 

 

 

 

+

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

| |

 

 

]e

 

4a2(Tt)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t

(T t)n/2+1

2

(T t)n/2

4a2(T t)2

 

 

 

 

 

|x|

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

[4 x 2

 

+

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

á)∆xUT = [

 

 

 

 

 

n

 

+

 

 

 

 

 

 

 

 

|

|

 

]e

 

 

4a2(Tt)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(T t)n/2

4a2(T t)

(T t)n/2

[4a2(T

t)2]2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

UT

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

= 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

xUT

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Лемма 4.4 Пусть v(t, x) такова, что:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(

 

)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

v(t, x) M2 2T

 

 

 

 

 

T1

:

0 < T1

6 T :

 

 

n

 

 

 

 

 

2

v

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Тогда

 

 

ϵ > 0

 

 

R ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2)LU vt

a

xv

= 0,

0

 

< t

< T, x

 

 

 

 

 

 

t=0 = 0, x R

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

+

 

 

2

 

|

|

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

|v(t, x)| 6 ϵU2T1 (t, x) = ϵ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

e

 

 

4a

(2T1t) , (t, x) ΠT1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(2T1

 

t

 

n/2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1)v(t, x) 6 Aeα|x|

2

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(t, x) ΠT

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2)Выберем T1 = min(T,

 

1

 

 

 

 

); то есть мы выбрали T1 не зависящим от ϵ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

16a2α

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3)Выберем ϵ > 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ω±(t, x) = ϵU

 

 

(t, x)

 

v(t, x) > ϵU

 

 

(t, x)

 

 

v(t, x)

 

> ϵU

 

 

 

(t, x)

 

 

Aeα|x|

2

 

 

 

ϵ

e

+

2 |x|2

 

 

 

Aeα|x|

2

 

 

 

 

2T1

±

2T1

−|

|

2T1

 

=

 

 

 

4a (2T1

t)

 

>

 

 

 

 

 

n/2

 

 

 

 

ϵ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ϵ

 

 

 

 

 

 

+

 

2|x|2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ϵ

 

 

 

 

 

 

+

 

|x|2

 

 

 

 

(2T1)n/2

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

α x

2

 

(2T1 t)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

>

 

 

e

 

4a

(2T1)

Aeα|x|

 

 

=

 

 

 

 

 

e

 

 

8a2T1 [1 −

 

 

 

 

 

 

 

A· e(8a2T1

 

)| |

 

]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(2T1)n/2

 

 

 

 

(2T1)n/2

 

 

 

 

ϵ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R(ϵ) :

 

 

[

 

 

 

 

 

ϵ

 

 

 

A· e(

8a2T1

)| |

]

6

2

 

 

 

(так как показатель экспоненты < 0)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(2T1)n/2

 

 

 

1

 

 

 

α

 

 

x

2

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ω±ϵ (t, x) - достаточно гладкая

31

Обе эти функции и оператор теплîïðоводности обращаются в 0 в полосе шириной T1. Из следствия 4.4 ω±ϵ (t, x) > 0 (t, x) ΠT1

ϵU2T1 (t, x) ± v(t, x) > 0 (t, x) ΠT1

|v(t, x)| < ϵU2T1 (t, x), (t, x) ΠT1

Бер¼м любую точку (t , x ) из рассматриваемой полосы: |v(t, x)| < ϵC v ≡ 0

Теорема 4.5:

 

 

 

ut a2xu = f (t, x), 0 < t 6 T; x Rn

Задача Коши

 

 

в полосе ΠT не может иметь более одного решения

в классе Тихонова M2(T)

 

 

 

{

 

 

x Rn

 

 

 

u t=0 = u0(x),

 

 

 

 

 

 

 

Предположим противное. Пусть есть 2 решения: uI(t, x) è uII(t, x)

v(t, x) = uI(t, x) − VII(t, x) M2(T)

 

 

 

 

 

 

 

Lv vt − ∆xv = 0,

(t, x) ΠT

В силу только что доказанной леммы

находим T1. В замыкании полосы ΠT1 v(t, x) 0 Далее, так

 

{

v

 

= 0, x Rn

 

 

t=0

 

как на верхней границе полосы

 

 

 

, используем опять нашу лемму, для сдвинутойвверх задачи

 

v(t, x) = 0

 

 

 

Коши. Так как существуте такое N, ÷òî NT1 > 0,

òî çà N таких шагов мы получаем, что в искомом

ñëîå v(t, x) ≡ 0

 

 

 

 

 

 

Отметим тот факт,что в классе M3(T) можно построить ещ¼ одно решение.

Обратная задача теплопроводности:

ut a2uxx = 0, t < 0, x Rn

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Привед¼м пример, когда она будет некорректной:

u t=0 = u0(x)

 

 

 

 

 

Пусть u (x) = en cos nx, n

 

N, n

→ ∞

Тогда:

20 2

 

 

 

u(t, x) = ea n

tn cos nx В любой точке (t, x) ñ t < 0 ïðè n → ∞ u(t, x) → ∞

Эллиптические задачи

Формула Грина для уравнения Лапласа Пусть Ω - ограниченная область в Rn

Определение: Ограниченная область Ω называется областью с границей Γ класса C1(гладкой), åñëè x0 Γ :

а)Декартова система координат ξ = (ξ1, . . . , ξn)

б)Окрестность U(x0) = {x : |ξ| < r, |ξn| < h} ξ= (ξ1, . . . , ξn−1) такая, что в ней часть границы Γ представима в виде: ξn = F) = F1, . . . , ξn−1), |ξ| < r:

1)F(0) = 0

2)F) C1(|ξ| < r)

3)

f

(0) = . . . =

 

f

(0) = 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

∂ξ1

∂ξn−1

 

 

 

 

 

 

 

 

в)Множество U(x0) = U(x0) ∩ {x : ξn < F)}

 

 

 

 

 

г)Множество U+(x0) = U(x0) ∩ {x : ξn > F)}

< Ω

 

 

 

0

Γ

д) Числа r > 0 è h > 0 можно выбрать независимо от точки x

 

формула Остроградского-Гаусса:

 

 

 

 

 

 

 

 

→−

(

 

 

 

)

I →−

→−

)

x

 

 

x1

xn

 

 

 

 

F + . . . +

F

Γ

(

 

 

 

 

 

div F

(x)dx =

 

dx =

F (x), n (x) dS

 

 

 

Лемма 6.1: Пусть Ω - ограниченная область в Rn с гладкой границей Γ C1. Тогда справедливо:

1)Формула Грина(1-ая):

 

u

 

 

u(x) C2(

 

), v(x) C1(

 

) :

(∆u)v· dx =

vdSx

( u, vdx

 

 

 

 

 

 

IΓ

→−

 

 

 

 

 

 

 

n

 

32

1)Формула Грина(2-ая):

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

u

 

 

 

v

 

 

 

 

 

 

 

 

u(x) C2(

 

), v(x) C2(

 

 

) :

 

(∆u)v· dx

 

(∆v)u· dx =

 

vdSx

 

udSx

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

IΓ

 

→−

IΓ

→−

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

Доказательство:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

à) v(x),→−f (x) - äâà ïîëÿ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

→−

 

 

 

 

 

 

→−

 

 

 

 

→− v

 

 

 

 

 

→−

 

→−

 

→−

 

→−

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

→−

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

div( f v)

n

 

( , f v) = ( ,

f

 

 

) + ( , f

v) = v( , f

) + ( v)

f = v div f

+ ( f

, u)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

á) ∆u =

 

 

 

 

 

(uxk )

= div( u)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k=1

xk

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

→−

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

v C

(Ω)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f =

u C (Ω),

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

div(( u)v)

= vu + ( u, v), интегрируем по=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

u

 

 

 

 

 

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I

 

→−

 

 

 

 

 

I

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

→−

 

 

 

 

 

 

 

 

·

v)dx =

 

div

 

 

(

u

v dx

(

u

v

dx

 

(

u

x

 

u

v

dx

=

 

 

vdSx

(

u

v

dx

 

 

(∆u

 

 

 

(

 

 

 

 

)

)

 

,

)

 

 

 

, n )vdS

 

 

( ,

)

 

 

n

 

,

)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Γ

 

 

 

 

 

 

 

Γ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

òàê êàê:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

u

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

u

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= (

u

, n ) =

 

 

n

 

 

 

n

k

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

→−

 

 

→−

 

k=1

 

x

k

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

IΓ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2)

 

(∆v)u· dx =

v

udSx

( v, udx

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

→−

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(∆u)v· dx =

 

 

u

vdSx

( u, vdx

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

IΓ

 

 

→−

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вычитая из одного выражения другое, имеем искомое равенство.

Замечание 1: в первой формуле Грина можно взять u(x) C2(Ω) ∩ C1(Ω), ∆u C(Ω), v(x) C1(Ω) Можно аккуратно доказать этот факт, но здесь мы опустим доказательство.

Внутренняя задача Дирихле для уравнения Пуассона.

Пусть Ω - ограниченная область с границей Γ C1. Функция функции. Задача Дирихле состоит в том,чтобы найти u(x):

{

u(x) = f (x),

x

 

= u0(x),

x Γ

 

u Γ

u0(x) C(Γ), f (x) C(Ω) - заданные

( )

Определение Классическим решением задачи Дирихле (!ÏÎÊÀ! ) называется u(x) C1(Ω) ∩ C2(Ω), удовлетворяющая уравнению и граничным условиям.

Лемма 6.2: не может существовать более одного классического решения задачи Коши (*)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Действительно, пусть uI(x) è uII(x) - решения; v(x) = uI(x) − uII(x) C1(Ω) ∩ C2(Ω)

v(x) ≡ 0, x Ω, продолжаем вплоть до границы:

 

 

первую

 

 

 

Используем

формулу Грина:

 

 

 

 

 

 

 

 

v

 

 

 

v C(Ω);

v

 

= 0

 

 

 

 

Γ

 

 

 

 

(∆v)v· dx =

IΓ

 

 

 

vdSx − ( v, vdx

 

→−

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

Левая часть = 0, так как ∆v = 0; Первое слагаемое в правой части равно 0, так как на границе v = 0

( v, vdx = 0 | v(x)| = 0, x v(x) = const, x Ω, и в силу того,что на границе

v(x) = 0, имеем, что v(x) ≡ 0, x Ω два этих решения на самом деле совпадают.

Внутренняя задача Неймана для уравнения Пуассона.

Ω - ограниченная область с гладкой границей Γ :

f (x) C(Ω), u1(x) C(Γ) Найти u(x):

33

 

 

n

 

 

u(x) = f (x),

 

 

 

 

 

 

u

 

 

= u0(x),

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

→− Γ

x

( )

x Γ

Опредедение: Классическим рещением задачи Неймана (!ÏÎÊÀ! ) называется такая функция

u(x) C1(Ω) ∩ C2(Ω) , удовлетворяющая уравнению и граничным условиям.

Лемма 6.3: Любые два классических решения задачи Неймана отличаюòñя на константу. Действительно, пусть uI(x) è uII(x) - решения; v(x) = uI(x) − uII(x) C1(Ω) ∩ C2(Ω)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

v(x) C(Ω) ∆v ≡ 0,

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

v

 

 

 

 

 

v

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

→−

Γ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

·

dx =

 

 

vdSx

(

 

v,

 

·

dx

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(∆

v)v

→−

 

 

 

v)

 

 

 

 

 

 

 

IΓ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Левая часть = 0, так как ∆v = 0;

 

 

 

v

 

Первое слагаемое в правой части равно 0, так как на границе

= 0

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

→−

 

 

Аналогично v(x) = const, что и требовалось доказать. Верно и обратное:

Лемма6.4: НеобходимымI условие внутренней задачи Неймана (**) является выполнение равенства: f (x)dx = u1(x)dSx

Γ

IΓ

→−

 

 

 

 

Действительно,

 

f (x)dx =

u(x)dx =

u(x)· 1· dx =

u

· 1· dSx

( u, 1)dx

 

 

n

f (x)dx = I u1(x)dSx

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Γ

Îзадаче на собственные функции и собственные значения для оператора Лапласа

при однородном условии Дирихле.

Найти λ и u(x) C1(Ω) ∩ C2(Ω), ÷òî:

 

{ u

Γ

= 0;

u(x) . 0

оператор минус дельта

 

−∆u(x)

= λu(x)

 

à)

сч¼тное число собственных

значений

λ :

λ1, . . . λk, . . .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

á)|λk| → ∞ ïðè k → ∞ ( λ могут быть комплексными)

в)Каждому собственному значению λk отвечает лишь конечное число линейно-независимых собственных функций.

Лемма 6.5: Всякое собственное значение λk > 0

(∆u)

 

· dx =

IΓ

u

 

 

 

( u,

 

dx

u

udSx

u

 

→−

 

 

 

 

n

 

 

 

На границе Γu =

u

= 0 первое слагаемое в правой части равно 0 значит:

−λ (uu

dx = − ( u,

 

dx

u

λ

(|u|2dx = (| u|2)dx

λ =

(| u|2)dx

λ вещественно, λ > 0, и более того λ > 0

(|u|2)dx

(В задаче Неймана λ может быть равно 0) Выражение для λ называется соотношением Рэлея.

34

Лемма 6.6: Оператор −∆ , определ¼нный на линейном множестве функций:

 

является симметричным относительно скалярного произведения

пространство

L2(Ω)

 

D0(−∆) = {u(x) : u(x) C1(Ω) ∩ C2(Ω); ∆u(x) C(Ω); u

 

= 0}

 

 

 

 

 

 

 

Γ

 

 

 

 

 

 

 

Доказательство. Воспользуемся второй формулой Грина.

 

 

 

 

 

 

 

u(x), v(x) D0(−∆)

 

u

v ds +

→−uds =

 

 

u

0

 

ds +

 

→−

 

0

ds

( u; v) = (u,

v).

( u; v)

(u,

 

v) =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

→−

v

 

 

 

 

 

 

v

 

 

 

 

 

IΓ

 

 

 

IΓ

 

 

 

IΓ

 

 

·

·

IΓ

 

·

·

 

 

→−

→−

→−

→−

 

 

 

 

 

 

n

 

n

 

 

n

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

Лемма 6.7 Собственные функции uk(x), um(x), соответствующие различным собственным значениям λk, λm, ортогональны относительно скалярного произведения L2(Ω).

Доказательство

(−∆uk, um) = (λkuk, um) = λk(uk, um);

(uk, −∆um) = (uk, λmum) = λm(uk, um) = λm(uk, um).

Òàê êàê λk , λm òî (uk, um) = 0.

Задача Дирихле для уравнения Лапласа в круге.

Рассмотрим круг D = {x

|x| < R}, и его границу Γ = ∂D = {x |x| = R}.

 

u(x) = f (x),

x

 

D

 

{

 

 

 

 

 

u Γ = u0(x),

x Γ

задача Пуассона в круге

Введем замену:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

{

 

 

 

 

 

 

x1 = ρ cos φ

 

; u(x1

, x2) → uˆ(ρ, φ) = u(ρ cos φ, ρ sin φ)

 

x2 = ρ sin φ

 

u преобразуется следующим образом:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 ∂

 

 

uˆ

 

1 ∂2uˆ

 

u =

 

 

 

(r

 

)

+

 

 

 

 

 

ρ

 

r

 

r

ρ2

∂φ2

Запишем теперь задачу Дирихле:c

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

= fˆ(ρ, φ),

uˆρρ + ρuˆρ +

ρ2 uˆφφ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

uˆ(R, φ) = uˆ

0

(φ)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

uˆ(ρ, φ) = uˆ(ρ, φ + 2π),

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

11

=uˆρρ + ρuˆρ + ρ2 uˆφφ

0 6 ρ 6 R, 0 6 φ 6 2π

0 6 ρ 6 R, 0 6 φ 6 2π

(1)

(2)

(3)

Предположим,что:

1.Будем рассматривать задачу Дирихле для уравнения Лапласа

2.u(x) C1(D) ∩ C2(D)

3.u0(x) C1(Γ)

Предположим, что uˆ0(ρ, φ) можно разложить в равномерно сходящийся ряд Фурье, и uˆ(ρ, φ) тоже. Сделаем это:

 

 

 

a0(ρ)

 

∑ [

]

uˆ(ρ, φ) =

 

2

 

+

ak(ρ) cos kφ + bk(ρ) sin kφ

 

 

 

 

 

 

 

 

k=1

 

 

 

 

1

 

 

ak(ρ) =

 

 

uˆ(ρ, ψ) cos kψdψ,

(k = 0, 1, . . . )

π

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

b

(ρ) =

 

 

 

uˆ(ρ, ψ) sin kψdψ,

(k = 0, 1, . . . )

 

k

 

 

π

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

35

uˆ0(φ) = A20 + [Ak cos kφ + Bk sin kφ]

k=1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

uˆ0(ψ) cos kψdψ,

(k = 0, 1, . . . )

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ak = π

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

π

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B

 

=

 

 

 

 

 

 

 

uˆ (ψ) sin kψdψ,

(k = 0, 1, . . . )

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Подставим

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

1

 

 

∑ {

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

k2

 

 

 

[

 

 

 

 

 

 

 

]

 

 

 

[

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

]

 

 

[

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

]

 

2 a0′′(ρ) +

 

+ k=1

 

 

ak′′(ρ) + ρak(ρ) −

 

 

 

 

 

cos kφ + bk′′(ρ) + ρbk(ρ) − ρ2 bk(ρ)

 

 

 

ρa0(ρ)

 

 

 

ρ2 ak(ρ)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

∑ [

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

]

 

 

 

 

∑ [

 

 

 

 

 

 

 

 

 

]

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a0

 

R

 

 

 

 

 

ak R

 

k

 

 

 

bk R

 

 

 

 

 

 

k

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ak

 

R

k

 

Bk

R

k

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(

)

+

 

 

 

) cos

φ

+

) sin

φ

=

 

 

+

 

(

φ +

φ

 

 

 

 

 

 

 

 

(

 

 

(

 

 

 

 

 

 

) cos

 

(

) sin

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k=1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k=1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Приравнивая коэффициенты при соответствующих слагаемых получим:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ak(R) = Ak,

 

(k = 0, 1, . . . )

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

k2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ak′′(ρ) +

ρ

ak(ρ) −

ρ2

ak(ρ) = 0, 0 6 ρ 6 R

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

k

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

bk′′(ρ) +

ρ

bk(ρ) −

ρ2

bk(ρ) = 0, 0 6 ρ 6 R

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(k = 0, 1, . . . )

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

bk(R) = Bk

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

}

sin kφ = 0

(4)

На первый взгляд не хватает условий. Но при ρ → 0 наша функция → ∞. А нам бы хотелось этого

избежать.

u - ограниченна.

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

|al(ρ)| 6

 

 

0 |uˆ(ρ, ϕ)|· | cos kψ|ψ 6 M

 

0

 

dψ = 2M

 

 

 

π

π

 

 

Необходимо, чтобы ak было ограниченно:

 

 

 

На жаргоне можно сказать, что |ak(0)|, |bk(0)| < ∞

 

Решением уравнения Эйлера будет: ak(ρ) = αρµ

 

 

α[µ(µ

1) + µ

k2µ−2

 

 

 

µ = k

 

 

 

 

 

 

 

 

 

|

 

 

 

 

 

 

 

}

 

 

 

 

 

 

 

±

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

{z

 

ak(ρ) = C1kρk + C2kρk

общее решение уравнения, при k > 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

{

a0(ρ) = c10· 1 + c20 ln ρ

 

Из ограниченности: c2k = c20 = 0

 

ak(ρ) = c1kρk (k = 0, 1, . . . )

 

 

 

 

 

 

k =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ρ

 

k

 

 

 

 

 

 

 

(

 

) =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(ρ) =

 

 

 

, (

 

= 0, 1 . . . )

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ak

R

 

c1kR

 

 

Ak

 

ak

 

k

 

Ak(R)

 

k

 

 

 

 

 

Аналогично: bk(ρ) = Bk(

ρ

) ,

(k = 1, 2 . . . )

 

 

 

 

 

R

 

 

 

 

 

 

То есть мы формально решили нашу задачу:

 

 

 

 

 

 

 

 

A

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ρ k

 

( )

 

uˆ(ρ, φ) = 20 + k=1

(Ak cos kφ + Bk sin kφ)(R)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Перейд¼м обратно к декартовым кооридинатам:

 

z = x1 + ix2 = ρeiφ = ρ cos φ + iρ sin φ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

zk = ρkeikφ = ρk cos kφ + iρk sin kφ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ρk cos kφ = Re(zk) = Re(x1 + ix2)k = pk(x1, x2);

ρk sin kφ = Im(zk) = Im(x1 + ix2)k = qk(x1, x2)

pk, qk - гармонические функции

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A0

 

Ak

 

 

 

 

 

 

 

Bk

 

 

 

 

 

 

( )

 

u(x1, x2) =

2 + k=1

Rk pk(x1, x2) +

 

Rk qk(x1, x2)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

36

Теорема 6.1: Пусть u0(x) C(Γ). Тогда:

1)существует единственное классическое решение задачи Дирихле

 

u(x) C(D) ∩ C(

D

)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2) Это решение представимо сходящимися рядами (*) и (**), прич¼м при

 

|x|

< R < R1 ряды сходятся

абсолютно и равномерно.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3)Любые частные производные по x1 è x2 могут быть найдены соответствующим дифференцированием

в (*), (**) под знаком

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4) Это решение

 

представимо формулой Пуассона:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

u(x) =

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

R

 

− |x|

 

u

(ξ)dS

,

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

D

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R IΓ

 

 

 

 

|x − ξ|2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

ξ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Единственность доказывать пока не умеем.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1) M : |u0(x)| 6 M

 

 

 

 

 

 

|Ak| 6

 

 

0

 

|uˆ0(ψ)| cos |kψ|dψ 6 2M;

 

 

 

аналогично: |Bk| 6 2M

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

π

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

u(x1

, x2) =

 

A0

 

 

 

 

 

Ak

pk(x1, x2) +

Bk

qk

(x1, x2) =

 

A0

 

 

Ak

Re(zk) +

 

Bk

Im(zk)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

Rk

Rk

2

 

 

 

 

 

 

 

 

Rk

 

Rk

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k=1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k=1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

W1(z) =

 

A0

 

 

 

 

 

 

 

Ak

 

 

k

;

 

 

 

 

 

 

W2(z) =

 

 

Bk

 

 

k

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

z

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

z

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

k=1

Rk

 

 

 

 

 

 

 

 

Rk

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k=1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ak

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2M

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= 2Mqk; 0 < q < 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Rk zk

 

 

Rk

 

|z|k = 2M

 

R2

)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

мы мажорировали ряд сходящейся прогрессией. По теореме Вейершрасса: W1(z) - сходится

 

Òî åñòü

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

равномерно

 

 

 

 

 

и абсолютно, и порождает регулярную функцию. Аналогично для W2(z)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

u(x1, x2) = Re(W1(z)) + Im(W2(z))

 

u - гармоническая функция.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ρ k

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4)uˆ(ρ, φ) =

 

0

+ k=1

(Ak cos kφ + Bk sin kφ)(

 

)

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

R

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ρ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

 

 

uˆ0(ψ)dψ + k=1

 

 

 

(cos kφ

 

 

 

uˆ0(ψ) cos kψdψ) + (sin kφ

 

 

 

 

 

 

 

uˆ0(ψ) sin kψdψ)

]

(

 

)

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

π

 

 

 

π

 

π

 

R

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

∑ [

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ρ

k

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ρ

k

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

 

uˆ0(ψ)dψ+k=1

 

 

 

( ∫ (cos kψ cos kφ+sin kψ sin kφ)uˆ0(ψ)dψ)(

 

)

 

 

=

 

 

 

 

[1+k=1

2 cos k(ψ−φ)

 

 

 

 

 

]uˆ0(ψ)dψ =

 

 

 

 

π

 

R

 

 

 

 

R

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

( )

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

ρ k

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ρ k

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

 

[ k=0

 

 

 

 

 

)

 

eik(ψ−φ) + k=1

(

 

 

 

 

)

e+ik(ψ−φ)]uˆ

0(ψ)dψ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R

 

 

R

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

∑ (

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

| =

ρ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Пусть p =

 

 

ρ

 

Re+i(ψ−φ);

 

 

 

=

ρ

 

Rei(ψ−φ);

 

 

 

|p|

= |

 

 

 

6 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

p

 

 

 

 

 

 

 

p

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R

 

 

k

R

 

 

 

 

R

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k

 

 

(

 

 

 

 

 

)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ρ

 

 

 

 

 

 

ik(ψ φ)

 

 

 

 

 

 

 

 

ρ

 

 

+ik

 

 

φ)

 

 

 

 

 

 

k

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

1

p + 1

p

(1

p

 

p + pp)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

e

+

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+ (p)

=

+

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

e

 

 

 

 

= p

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

k=0

(R)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k=1

 

 

(R)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k=0

 

 

 

k=1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 − p

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(1 − p)(1 − p)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 − p

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ρ2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 − |p|2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 −

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R2 − ρ2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R2 − |x|2

 

 

 

 

 

 

=

 

 

 

 

 

1 − pp

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

− 2Re(p) + |p|2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ρ2

 

 

R2 − 2Rρ cos(φ − ψ) + ρ2

|x − ξ|2

 

 

 

 

 

 

1 − (p +

p

) + pp

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

ρ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 − 2

 

 

cos(ψ − φ) +

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R

R2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Последнее равенство следует из того, что:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x = (ρ, φ);

 

 

 

 

ξ = (R, ψ);

 

 

|x − ξ|2 = R2 + ρ2 − 2Rρ cos(φ − ψ) - по теореме косинусов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

То есть, итого имеем:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R2 − ρ2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

uˆ(ρ, φ) =

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

uˆ0(ψ)dψR

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R

 

R2 − 2Rρ cos(φ − ψ) + ρ2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

u(x) =

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R2 − |x|2

u

 

(ξ)dS

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R IΓ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

|x − ξ|2

0

 

 

 

 

 

 

 

ξ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Пусть u0(x) ≡ 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A0 =

 

0

 

 

dψ = 2;

 

 

 

 

Ak =

 

0

 

1· cos kψdψ

= 0;

 

 

Bk =

0

1· sin kψdψ = 0 k N

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

π

 

 

 

 

 

 

 

π

 

 

 

 

π

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

37

 

 

 

 

 

 

 

 

(

 

 

)

 

 

 

 

 

 

 

Γ

|

|

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A

 

 

 

 

 

 

ρ

 

k

 

1

 

I

2

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

uˆ(ρ, φ) =

 

0

+ k=1

(Ak cos kφ + Bk sin kφ)

 

 

 

≡ 1 =

 

R

|x|

· 1dSξ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

R

 

R

x

 

ξ 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Покажем непрерывность по0Êîøè. |u0(x)|

6 M :

0

)| < ϵ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ϵ > 0 δ(ϵ) > 0 x : |x x

| < ϵ → |u(x) − u(x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Возьм¼м ϵ > 0 :

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1)u0(x) C(Γ)

 

δ0(ϵ), такие что ξ Γ & |ξ − x0| < δ0(ϵ)

|u0(ξ) − u0(x0)| < ϵ/2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

δξ0 = {ξ

 

 

ξ Γ & |ξ − x0| < δ0(ϵ)}

 

 

 

 

 

 

 

2

x

2

 

 

 

 

 

 

R

2

x

2

0

 

 

2)Пусть

 

 

 

 

. Тогда

 

0

 

 

 

 

 

 

R

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

|x| < R

 

|u(x) − u(x )| =

 

 

 

 

I

x ξ|

 

2| u0(ξ)dSξ

R I

 

x

ξ|

 

2|

u(x )dSξ

=

 

 

 

R

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

|

|

 

 

 

 

 

 

 

 

|

 

 

|

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Γ

|

2

|

 

2

 

 

 

 

 

 

=

 

 

 

I

Rx

ξ|x2|

 

 

 

 

 

 

R

[u0(ξ) − u(x0)]dSξ =

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

R

 

x

ξ|

2|

0

0

 

ξ

 

R

 

 

 

0

 

 

 

1

 

 

R

 

 

x

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

[u (ξ)

u (x )]dS

+

 

 

 

 

 

 

|

 

 

|

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Γ

Γ

R2 − |x|2 [u0(ξ) − u0(x0)]dSξ = |I0(x) + I1(x)| 6 |I0(x)| + |I1(x)| |x − ξ|2

 

 

 

 

 

 

 

 

δξ0

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I0 :

 

 

 

 

 

 

 

Γ/δξ0

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3) |x| < R,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

оценим интеграл

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I

(x)

6

 

1

 

 

 

 

 

 

R − |x|

 

 

u

(ξ)

 

 

u

(x0)

dS

 

6

 

ϵ 1

 

 

 

 

R − |x|

 

dS

 

=

ϵ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R

|x − ξ|2

 

 

 

 

 

2 2πR IΓ

|x − ξ|2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

| 0

 

 

|

 

 

 

 

 

|

 

 

0

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

|

 

 

ξ

 

 

 

 

 

ξ

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

δξ0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4)Оценим I1. Выберем δ1(ϵ) =

δ0(ϵ)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

δ0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

|x| < R & |x x0| < δ1(ϵ):

 

 

 

 

 

|x − ξ| >

 

|x − ξ| − |x x0| >

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

δ0 2

 

 

 

 

 

·

 

 

 

 

 

 

δ02

2

 

 

 

 

|

 

 

 

|

 

 

 

R

x

ξ

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

|

 

 

 

|

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I1

(x) =

 

 

 

1

 

 

 

 

 

R2

− |x|2

[u0(ξ)

 

 

 

u0(x0)]dSξ

 

6

1

 

 

(R − |x|)(R + |x|)

2M

 

1 dSξ 6 16MR

R − |x|

<

ϵ

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Γ/δξ0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Γ/δξ0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(

)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

[

δ0

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Положим δ(ϵ) = min

 

 

,

 

 

 

δ0ϵ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

32MR

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(ϵ, δ)

 

 

 

 

 

]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Непрерывность по Коши

 

 

 

 

 

 

 

доказана.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Представим функцию u(x) â âèäå ðÿäà:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A0

 

 

 

Ak

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Bk

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

u(x) =

 

2

 

+ k=1

Rk

pk(x1, x2) + k=1

Rk

qk(x1, x2)

 

 

|x| < R

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вспомним, что u(x) = W1(z) + W2(z), ãäå

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A0

 

 

 

 

k

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Bk

 

k

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

W1(z) =

 

 

 

+

 

 

 

 

 

 

 

z

 

;

 

 

 

 

W2(z) =

 

 

 

 

 

 

z

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

Rk

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k=1

 

Rk

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k=1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

˜

 

Сведения из ТФКП:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

W(z) = u˜(x1, x2) + iv˜(x1, x2)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dW

= u˜x1 + iv˜x1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dz

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

˜

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

u˜

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

˜

 

 

 

 

 

 

 

dW

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x1

 

=

 

x1 W(z) = dz

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dW1(z)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A0

 

 

 

Ak

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

d A0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ak

 

 

 

Ak d

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

W1(z)

=

 

[

 

 

 

 

 

+ k=1

 

pk] =

 

 

 

 

 

=

 

[

 

+ k=1

 

zk

] =

[0

+ k=1

 

 

 

 

(zk)] =

 

 

 

 

 

 

x1

 

x1

 

2

 

 

Rk

 

dz

 

 

dz

2

Rk

Rk

dz

 

 

 

 

 

 

Ak

 

 

 

 

d

 

 

 

 

 

 

 

Ak

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ak

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

 

(zk) =

 

 

 

(zk)

=

 

 

 

pk(x1, x2)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k=1

 

Rk

 

dz

k=1

 

Rk

 

x1

 

k=1

 

Rk

 

x1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

38

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]